JP2017154205A

JP2017154205A - 構造体及びその製造方法

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Publication number: JP2017154205A
Application number: JP2016039087A
Authority: JP
Inventors: 裕小澤; Yutaka Ozawa
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2016-03-01
Filing date: 2016-03-01
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-03-01
Also published as: JP6701810B2

Abstract

【課題】ボイドの発生を抑制した導電体が配置された、微細化が容易な構造体を提供すること。【解決手段】構造体は、導電性を有する第１の基材と、導電性を有し開口部が配置された第２の基材と、開口部の内側面に配置された絶縁層と、第１の基材と第２の基材とに挟まれて配置された中間層と、開口部に配置され第１の基材に接触する導電体と、を備える。また、第２の基材の導電率は、第１の基材の導電率以上であってもよい。また、第１の基材及び第２の基材はシリコンであり、絶縁層は酸化シリコンであり、中間層は窒化シリコンであってもよい。【選択図】図２

Description

本開示は、構造体及びその製造方法に関する。特に、電解めっき法による構造体及びその製造方法に関する。

近年、電子機器等の小型化の要求から、半導体製造プロセスを応用したＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）技術が実用化され、電子機器分野のみならず光学機器等の多様な分野での利用が進められている。ＭＥＭＳにおいては、高アスペクトに加工した貫通孔や有底孔等の開口部に金属等の導電体を配置した微細構造が用いられることがある。

このような開口部に導電体を配置した微細構造は、３次元的な電気接続に用いられる貫通電極や、Ｘ線の透過性や位相を制御するＸ線画像撮像用グリッドなどの幅広い分野で採用されている。高アスペクト比の開口部が設けられた微細構造に導電体を配置するには、電解めっき法により開孔部の底部からボトムアップ式に金属充填材料を充填する技術が利用されている。

高アスペクト比の開口部が設けられた微細構造に対して電解めっき法により金属充填材料を充填する場合、金属充填材料の内部にボイドが生じると製品の性能及び歩留まりを低下させてしまう。上記のボイドの発生を防ぐためには、開口部内での金属充填材料の成長方向や成長速度を一様に制御する必要がある。また、ＭＥＭＳやＸ線画像撮像用グリッドにおいて微細構造が形成される基材は、シリコンなどの半導体基材が広く用いられている。半導体基材は基材自体が導電性を有するため、めっき層を一方向から成長させるためには開口部の内側面を絶縁する必要があった。開口部の内側面が適切に絶縁されていない場合、絶縁されていない開口部の内側面から金属充填材料が成長することにより、金属充填材料の内部にボイドを発生することがあった。

特許文献１は、開口部の内側面の絶縁不良を解決するために、絶縁膜として無機膜であるシリコン酸化膜を用いることが公開されている。開口部内側面の絶縁膜は、まずシリコン酸化膜を開口部の底面および側壁面に形成し、後に六フッ化硫黄（ＳＦ₆）ガスを用いたドライエッチング法により底面のシリコン酸化膜を選択的にエッチングすることで形成される。

特開２０１０−１８５７２８号公報

しかしながら特許文献１の方法は、ドライエッチング法が内側縁近傍を比較的強くエッチングすることから、開口部底面の絶縁層を除去する際に開口部内側面の絶縁不良を引き起こしかねない。開口部の内側面の一部に絶縁層が形成されていない状態で電解めっき法によって金属充填すると、開口部の金属充填材料内部にボイドが発生してしまう。

本開示は、そのような課題に鑑みてなされたものであり、ボイドの発生を抑制した導電体が配置された、微細化が容易な構造体を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る構造体は、導電性を有する第１の基材と、導電性を有し開口部が配置された第２の基材と、開口部の内側面に配置された絶縁層と、第１の基材と前記第２の基材とに挟まれて配置された中間層と、開口部に配置され第１の基材に接触する導電体と、を備える。

また、別の態様において、第２の基材の導電率は、第１の基材の導電率以上であってもよい。

また、別の態様において、第１の基材及び第２の基材はシリコンであり、絶縁層は酸化シリコンであり、中間層は窒化シリコンであってもよい。

本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法は、導電性を有する第１の基材が中間層を介して配置された導電性を有する第２の基材に中間層が露出した開口部を形成し、開口部の内側面に絶縁層を形成し、開口部に露出された中間層を除去することによって第１の基材を露出し、第１の基材から開口部に導電体を形成することを含む。

また、別の態様において、第１の基材と第２の基材とは、中間層を用いた常温接合によって貼り合わされてもよい。

また、別の態様において、開口部を形成するときには中間層に対するエッチングレートよりも第２の基材に対するエッチングレートが速いエッチング方法を用い、中間層を除去するときには、絶縁層に対するエッチングレートよりも中間層に対するエッチングレートが速いエッチング方法を用いてもよい。

本開示によると、ボイドの発生を抑制した導電体が配置された、微細化が容易な構造体を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る構造体の概要を示す平面図である。本開示の一実施形態に係る構造体のＡ−Ａ’断面図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第１の基材と第２の基材とを中間層を介して貼り合せる工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材上にレジストパターンを形成する工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材をエッチングする工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材上のレジストパターンを除去する工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材表面に絶縁層を形成する工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、中間層をエッチングする工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、めっき層を形成する工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体のＡ−Ａ’断面図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材上に第１の絶縁層を形成する工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第１の絶縁層上に開口部のパターンを形成する工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材をエッチングする工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材の表面に第２の絶縁層を形成する工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、中間層をエッチングする工程を示す図である。本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、めっき層を形成する工程を示す図である。

以下、図面を参照して本開示に係る構造体及びその製造方法について説明する。但し、本開示の構造体及びその製造方法は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、上下方向が逆転してもよい。

〈第１実施形態〉
図１乃至図９を用いて、本開示の第１実施形態に係る構造体１０の構成、及び構造体１０の製造方法について説明する。

［構造体１０の構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る構造体の概要を示す平面図である。また、図２は、本開示の一実施形態に係る構造体のＡ−Ａ’断面図である。図１及び図２に示すように、本開示の第１実施形態に係る構造体１０は、導電性を有する第１の基材１００と、導電性を有する第２の基材２００と、導電体３００とを有する。第１の基材１００と第２の基材２００とに挟まれて中間層１５０が配置される。第２の基材２００は中間層１５０を介して第１の基材１００上に配置されており、第２の基材２００及び中間層１５０には第１の基材１００を露出する開口部２１０が設けられている。第２の基材２００は表面に絶縁層２５０を有する。すくなくとも、開口部２１０の内側面には絶縁層２５０が配置される。導電体３００は開口部２１０に配置されており、開口部２１０の内側面において絶縁層２５０と接している。導電体３００は、開口部２１０の底部において第１の基材１００と接している。

図１に示すように、開口部２１０及び導電体３００の平面形状は、絶縁層２５０の第１側２０２から第１側２０２とは反対側の第２側２０４に向かって複数のラインがそれぞれ独立に延びるラインアンドスペース形状を例示したが、この形状に限定されない。導電体３００の平面形状は例えば、複数のラインがそれぞれ異なる方向に延び、一部のラインが交差する又は一部のラインが連結してもよい。また、導電体３００の平面形状はライン状に限らず、円形状又は多角形状であってもよい。また、導電体３００の平面形状はライン状及び円形状又は多角形状等の組み合わせであってもよい。

本実施形態において、導電体３００の幅、つまり開口部２１０の開口幅２２０は２０μｍ以下である。しかしながらこれに限定されず、開口部２１０の開口幅２２０は、用途に応じて適宜選択でき、例えば０．５μｍ以上１００μｍ以下の範囲で選択することができる。

また、図１では、第１の基材１００及び第２の基材２００が方形である構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、第１の基材１００及び第２の基材２００はシリコンウェハのように円形であってもよい。この場合、導電体３００はシリコンウェハの円形の外周付近まで配置されていてもよく、シリコンウェハ内部の所定の領域に配置されていてもよい。

第１の基材１００の材料と第２の基材２００の材料とは、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。第１の基材１００の材料と第２の基材２００の材料とは、導電性を有し、且つ後に説明する条件を満たしていればよい。第１の基材１００の導電率は、開口部２１０によって露出された第１の基材１００の表面からめっき層３１０を成長させるために十分な導電率であればよい。第１の基材１００の導電率は、１０Ω^-1・ｍ^-1以上１×１０⁵Ω^-1・ｍ^-1以下とすることができる。本実施形態において、第２の基材２００の導電率は第１の基材１００の導電率よりも高くてもよいが、これに限定されない。第２の基材２００の導電率は、第１の基材１００の導電率以上でも以下であってもよい。

本実施形態において第１の基材１００及び第２の基材２００の材料はシリコンであるがこれに限定されない。第１の基材１００の材料としては、例えば、シリコンの他に炭化シリコン、ガリウムヒ素、窒化ガリウムなどの単結晶半導体を用いることができる。なお、第１の基材１００及び第２の基材２００は、単一の基材によって構成された例を図示したが、この構成に限定されず、複数の基材又は層が積層された構造であってもよい。

第１の基材１００の材料としては、単結晶半導体以外にも多結晶半導体やアモルファス半導体を用いることができる。多結晶半導体やアモルファス半導体は、第１の基材１００上に物理蒸着法（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ法）又は化学蒸着法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）を用いて形成することができる。ＰＶＤ法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、めっき法、及び分子線エピタキシー法などを用いることができる。また、ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法（Ｃａｔ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ）−ＣＶＤ法又はホットワイヤＣＶＤ法）などと用いることができる。

また、第１の基材１００の材料としては、半導体の他にもステンレスなどの導電性材料や、少なくとも開口部２１０によって露出される領域に導電性を有する材料が配置された絶縁性材料を用いることができる。絶縁性材料としては、ガラス、石英、サファイア、樹脂などを用いることができる。

中間層１５０の材料は、第２の基材２００に対するエッチング方法において第２の基材２００よりもエッチングレートが遅い材料を用いることができる。例えば、本実施形態において中間層１５０の材料は、第１の基材１００及び第２の基材２００のうち少なくとも一方の表面にＣＶＤ法によって形成された窒化シリコンであるが、これに限定されない。本実施形態において中間層１５０の膜厚は５ｎｍ以上５０００ｎｍ以下とする。中間層１５０は第２の基材２００をエッチングするときのエッチングストッパであり、中間層１５０の膜厚が下限よりも薄いと、第２の基材２００に対するエッチングストッパとしての機能が得られなくなる。なお、中間層１５０の膜厚の上限はこれに限定されず、後の中間層１５０に対するエッチング、及びめっき層３１０の成長に影響しない範囲で選択することができる。

絶縁層２５０の材料は、中間層１５０に対するエッチング方法において、中間層１５０よりもエッチングレートが遅い材料を用いることができる。例えば、本実施形態において絶縁層２５０は、第２の基材２００の表面に熱酸化法によって形成された酸化シリコンであるが、これに限定されない。本実施形態において絶縁層２５０の膜厚は５０００ｎｍ以下とする。しかしながら、絶縁層２５０の膜厚の上限はこれに限定されず、後のめっき層３１０の成長に影響しない範囲で選択することができる。絶縁層２５０の下限は特に設定しない。絶縁層２５０は中間層１５０をエッチングするときのエッチングストッパであり、エッチングストッパとしての機能が得られればよい。さらには後のめっき層３１０の成長時に、絶縁層２５０によって第２の基材２００が絶縁されればよい。

本実施形態において導電体３００の材料は、金であるがこれに限定されない。導電体３００の材料は、金、白金、銀、銅、ニッケル、ロジウム、ルテニウム、又はイリジウムなどを用いることができ、用途に応じて適宜選択するとよい。例えば、構造体１０を貫通電極基材として用いる場合は導電体３００として銅を用いることができる。なお、詳細は後述するが、導電体３００は第１の基材１００表面からめっき層３１０を成長させることで形成する。

なお、構造体１０をＸ線画像撮影用グリッドとして用いる場合、導電体３００は、第２の基材２００に比べてＸ線に対する透過率が低い材料を用いることができる。例えば、導電体３００として金、白金、ロジウム、ルテニウム、又はイリジウムなどを含む材料を用いることができる。図２では、導電体３００が開口部２１０を充填するように配置された構造を例示したが、この構造に限定されない。導電体３００は、目的に応じて、少なくとも開口部２１０の一部に配置されていればよい。

開口部２１０のアスペクト比は、０．５以上、好ましくは１０以上、より好ましくは３０以上になるように選択されるとよい。ここで、開口部２１０のアスペクト比は、開口幅２２０に対する第２の基材２００の厚さとして定義される。開口部２１０の平面形状が図１に示す形状とは異なる場合、開口部２１０のアスペクト比は、開口部２１０のうち最も幅が狭い箇所の幅に対する第２の基材２００の厚さとして定義されてもよい。開口部２１０のアスペクト比が上記下限よりも小さいと、構造体１０を貫通電極基材として用いる場合は微細パターンを形成することが困難になり、構造体１０をＸ線画像撮像用グリッドとして用いる場合はＸ線を導電体３００で阻止することができなくなり、Ｘ線映像を撮影するための信号にノイズが多く含まれてしまう。

第１の基材１００及び第２の基材２００の厚さは、特に制限はないが、例えば、１００μｍ以上８００μｍ以下の厚さの基材を使用することができる。第１の基材１００の厚さが第２の基材２００の厚さよりも薄くなると、基材のたわみが大きくなる。その影響で、製造過程におけるハンドリングが困難になるとともに、第１の基材１００と第２の基材２００及び導電体３００との内部応力の差により基材が反ってしまう。一方、第１の基材１００の厚さが第２の基材２００の厚さよりも厚くなると、基材の重量が増加し、ハンドリングを行う装置への負担が大きくなる。また、構造体１０をＸ線画像撮影用グリッドとして用いる場合、Ｘ線が第１の基材１００を透過する距離が長くなると、第１の基材１００よるＸ線の散乱及び吸収が大きくなり、Ｘ線映像を撮影するための信号が弱くなってしまう。第２の基材２００の厚さがより厚いほど、第２の基材２００に対するエッチングがより深くなり、エッチングストッパとしての中間層１５０の厚さがより必要となる。また中間層１５０の厚さがより厚いほど、中間層１５０に対するエッチングがより深くなり、エッチングストッパとしての絶縁層２５０の厚さがより必要となる。

以上のように、第１実施形態に係る構造体１０によると、第２の基材２００に設けられた開口部２１０の内側面が欠損なく絶縁層２５０で覆われていることで、簡易的な構造で導電体３００を配置することができる。例えば電解めっき法によってめっき層３１０を成長させる際に、めっき層３１０が第２の基材２００の開口部２１０の内側面から成長することを抑制することができる。したがって、めっき層３１０の成長方向の制御性をさらに向上させることができ、開口部２１０においてボイドの発生を抑制した導電体３００が配置された構造体を得ることができる。

また、導電体３００のＸ線に対する透過率が第２の基材２００のＸ線に対する透過率に比べて低いことで、構造体１０にＸ線を照射したときに、Ｘ線が第２の基材２００の領域を透過し、導電体３００によって遮蔽される。したがって、構造体１０をＸ線画像撮影用グリッドとして用いることができる。

また、第１の基材１００及び第２の基材２００として単結晶基材を用いることで、第１の基材１００及び第２の基材２００において均質なＸ線の透過率を得ることができる。したがって、第１の基材１００及び第２の基材２００の厚さ方向及び面内方向に均質なＸ線の透過率を得ることができる。また、導電体３００が金を含むことで、導電体３００によるＸ線の阻止効率を向上させることができる。したがって、Ｘ線映像を撮影するための信号に含まれるノイズを小さくすることができる。

［構造体１０の製造方法］
図３乃至図９を用いて、本開示の第１実施形態に係る構造体の製造方法を説明する。図３乃至図９において、図１及び図２に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。

図３は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第１の基材と第２の基材とを貼り合せる工程を示す図である。図３に示すように、第１の基材１００と第２の基材２００とを個別に準備して貼り合せる。第１の基材１００と第２の基材２００とを貼り合せる方法は、両基材の材料及び表面状態に応じて適宜選択すればよい。例えば、本実施形態において、第１の基材１００及び第２の基材２００の材料はシリコンである。第１の基材１００及び第２の基材２００の貼り合わせ面及び貼り合わせ面とは反対側の面は、あらかじめ低圧成膜加工（ＬＰ−ＣＶＤ）を用いて窒化シリコンを成膜する。第１の基材１００と第２の基材２００とに成膜した窒化シリコンは、常温接合法によって接合することができる。常温接合法は、表面活性化法を用いることによって基材同士を常温で接合する接合方法である。表面活性化法は、例えば真空中で高速原子ビームなどを用いて、基材の貼り合せる側の表面に形成された酸化物や吸着した分子をスパッタリング効果により除去することで表面を活性化する方法である。

常温接合法の他にもウェハ直接接合法によって接合することもできる。ウェハ直接接合法は、単に貼り合せ法とも呼ばれ、表面が親水化処理された基材同士を貼り合せる接合方法である。親水化処理は、例えば酸などの化学薬品及び純水を用いて基材表面を洗浄、酸化して薄い酸化膜を形成し、基材の表面に水酸基を付着させる処理である。

第２の基材２００の厚さは、第２の基材２００と第１の基材１００との接合前に調整される。しかしながらこれに限定されず、第２の基材２００の厚さは、第２の基材２００と第１の基材１００との接合後に調整されてもよい。具体的には、第２の基材２００は、第１の基材１００とは反対側に成膜された窒化シリコンごと任意の厚さに切除される。

本実施形態において、第１の基材１００と第２の基材２００とに挟まれて配置される窒化シリコンを、中間層１５０とする。ここで、図３では、第１の基材１００及び第２の基材２００の両方に中間層１５０を形成して、両基板を貼り合せる製造方法を例示したが、この製造方法に限定されない。例えば、中間層１５０を第２の基材２００の表面だけに形成して両基板を貼り合せてもよい。又は、中間層１５０を第１の基材１００の表面だけに形成して両基板を貼り合せてもよい。

図４は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材上にレジストパターンを形成する工程を示す図である。図４に示すように、第２の基材２００上（第２の基材２００の第１の基材１００とは反対側）にフォトレジストを塗布した後に、フォトレジストを露光及び現像することによりレジストパターン４００を形成する。レジストパターン４００は、図２に示す開口部２１０が形成される領域を露出するようにパターンが形成される。

図５は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材２００をエッチングする工程を示す図である。図４に示す状態で、レジストパターン４００から露出した第２の基材２００に対するエッチングを行い、開口部２１０を形成する。第２の基材２００に対するエッチングの方法は、中間層１５０に対するエッチングレート（エッチングレートＢ）よりも第２の基材２００に対するエッチングレート（エッチングレートＡ）が速い方法であればよい。本実施形態において、第２の基材２００はシリコンであり、中間層１５０である窒化シリコンがエッチングストッパとして機能し得る六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を用いてドライエッチングする。しかしながらこれに限定されず、エッチングの方法は、中間層１５０および第２の基材２００の材料によって、エッチングレートの条件を満たす任意の方法を用いることができる。ここでエッチングレートの条件は、エッチングレートＡが、エッチングレートＢに対して２倍以上であるとよい。好ましくは、エッチングレートの条件は、エッチングレートＡは、エッチングレートＢに対して１０倍以上であるとよい。より好ましくは、エッチングレートの条件は、エッチングレートＡは、エッチングレートＢに対して１００倍以上であるとよい。例えば、第２の基材２００に対するエッチング方法としては、４フッ化炭素（ＣＦ₄）、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）、臭化水素（ＨＢｒ）を使用したドライエッチングを用いることができる。

図５に示すように、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を用いたドライエッチングは、シリコンに対するエッチングレートに比べて窒化シリコンに対するエッチングレートが遅い（又は窒化シリコンをエッチングしない）ため、中間層１５０が露出した状態でエッチングの進行が遅くなる（又はストップする）。ここで、中間層１５０の膜厚は１０ｎｍ以上であるので、中間層１５０は第２の基材２００に対するエッチングストッパとして機能する。上記のようにして、中間層１５０に達する開口部２１０を第２の基材２００に形成する。

次に、レジストパターン４００を除去することで、図６に示す断面構造の基材を得ることができる。レジストパターン４００の除去は、有機溶媒を用いてもよく、又は酸素プラズマ処理などのアッシングを用いてもよい。レジストの除去の後はＩＰＡ乾燥によって基材を乾燥してもよい。

図７は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材の表面に絶縁層を形成する工程を示す図である。絶縁層を形成する方法は、第２の基材２００の材料及び表面状態に応じて適宜選択すればよい。例えば、本実施形態において、第２の基材２００の材料はシリコンであり、第２の基材２００の表面には、熱酸化法によって絶縁層２５０となる酸化シリコンが形成される。このとき、開口部２１０の底部は中間層１５０によって覆われているので酸化しない。すなわち、絶縁層２５０は、第２の基材２００の開口部２１０の内側面、及び第２の基材２００の第１の基材１００とは反対側の面にだけ形成される。

図８は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、中間層をエッチングする工程を示す図である。図７に示す状態で、開口部２１０の底部に露出した中間層１５０に対するエッチングを行う。中間層１５０に対するエッチングの方法は、絶縁層２５０に対するエッチングレート（エッチングレートＤ）よりも中間層１５０に対するエッチングレート（エッチングレートＣ）が速い方法であればよい。本実施形態において、中間層１５０は窒化シリコンであり、絶縁層２５０である酸化シリコンがエッチングストッパとして機能し得る熱リン酸を用いてウェットエッチングする。しかしながらこれに限定されず、エッチングの方法は、中間層１５０および絶縁層２５０の材料によって、エッチングレートの条件を満たす任意の方法を用いることができる。ここでエッチングレートの条件は、エッチングレートＣが、エッチングレートＤに対して２倍以上であるとよい。好ましくは、エッチングレートの条件は、エッチングレートＣが、エッチングレートＤに対して１０倍以上であるとよい。より好ましくは、エッチングレートの条件は、エッチングレートＣが、エッチングレートＤに対して１００倍以上であるとよい。例えば、中間層１５０に対するエッチング方法としては、ＫＯＨ水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコール（ＥＤＰ）、又は４メチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）を使用したウェットエッチングを行うことができる。

図８に示すように、上記のエッチング条件は、窒化シリコンに対するエッチングレートに比べて酸化シリコンに対するエッチングレートが遅い（又は酸化シリコンをエッチングしない）ため、中間層１５０がエッチングされて第１の基材１００が露出した状態でも、絶縁層２５０は損なわれない。上記のようにして、第１の基材１００に達する開口部２１０を中間層１５０に形成する。また同時に、第１の基材１００の第２の基材２００とは反対側の面（裏面）に形成された窒化シリコンもエッチングされる。

本実施形態の構造体の製造方法においては、中間層１５０である窒化シリコンをエッチングストッパとして、第２の基材２００であるシリコンに対して、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を用いてエッチングを行った。さらに絶縁層２５０である酸化シリコンをエッチングストッパとして、中間層１５０である窒化シリコンに対して、熱リン酸を用いてエッチングを行った。しかしながらこれに限定されず、それぞれのエッチング方法は、第２の基材２００と、中間層１５０と、絶縁層２５０との材料の組合せに依存する。例えば、第２の基材２００がシリコンと、中間層１５０がアルミニウムと、絶縁層２５０が酸化シリコンとの組合せの場合、中間層１５０であるアルミニウムをエッチングストッパとして、第２の基材２００であるシリコンに対して六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を用いてエッチングを行い、絶縁層２５０である酸化シリコンをエッチングストッパとして、中間層１５０であるアルミニウムに対して混酸アルミ液を用いてエッチングを行うことができる。さらには、第２の基材２００がシリコンと、中間層１５０が酸化アルミニウムと、絶縁層２５０が酸化シリコンとの組合せの場合、中間層１５０である酸化アルミニウムをエッチングストッパとして、第２の基材２００であるシリコンに対して六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を用いてエッチングを行い、絶縁層２５０である酸化シリコンをエッチングストッパとして、中間層１５０である酸化アルミニウムに対して熱リン酸を用いてエッチングを行うこともできる。

ここで、開口部２１０の底部の中間層１５０を除去する工程において、従来の構造体の製造方法では、開口部２１０の内側面を覆う絶縁層２５０が膜減りしやすく、第２の基材２００が露出してしまうことがあった。このため、電解めっき法によって開口部２１０にめっき層３１０を成長させる際に、開口部２１０の内側面が異常析出の起点となってしまい、導電体３００の内部にボイドが発生してしまう問題があった。

本実施形態の構造体の製造方法によれば、開口部２１０の底部の中間層１５０を除去する際に、開口部２１０の内側面の絶縁層２５０の膜減りを抑制することができるため、第２の基材２００の内側面が欠損なく絶縁層２５０で覆われている。これによって、電解めっき法によって開口部２１０にめっき層３１０を成長させる際に、めっき層３１０が第２の基材２００の開口部２１０の内側面から成長することを抑制することができる。したがって、めっき層３１０の成長方向の制御性をさらに向上させることができ、開口部２１０においてボイドの発生を抑制した導電体３００が配置された構造体を得ることができる。

図９は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、めっき層を形成する工程を示す図である。図９に示すように、開口部２１０では、第１の基材１００に通電する電解めっき法によって、開口部２１０によって露出された第１の基材１００の表面からめっき層３１０を成長させる。つまり、開口部２１０は、第１の基材１００から開口部２１０の端部３２０に向けてめっき層３１０を形成させることで、図２に示す導電体３００を形成させる。

電解めっき法において、第１の基材１００への通電は第１の基材１００の裏面（第１の基材１００の第２の基材２００とは反対側の面）から電力が供給されることで行われる。ここで、第２の基材２００の表面には絶縁層２５０が形成されているため、第１の基材１００の裏面から供給された電力は開口部２１０の内側面にはほとんど伝達されない。つまり、めっき層３１０は開口部２１０の内側面からはほとんど成長せず、第１の基材１００の表面である、開口部２１０の底部からの成長が支配的となる。これによって、開口部２１０において、めっき層３１０の表面は第１の基材１００の表面とほぼ平行に成長する。

以上のように、第１実施形態に係る構造体１０の製造方法によると、異なる物性値を有する基材同士を簡易な方法で積層させることができる。また、開口部２１０が設けられた第２の基材２００の内側面が欠損なく絶縁層２５０で覆われていることで、めっき層３１０の成長方向を制御することができる。したがって、めっき層３１０の成長方向の制御性をさらに向上させることができ、開口部２１０においてボイドの発生を抑制した導電体３００が配置された構造体を容易に製造することができる。

〈第２実施形態〉
図１０を用いて、本開示の第２実施形態に係る構造体１０Ａの構成について説明する。図１０では、第２の基材２００Ａの第１の基材１００Ａとは反対側の面に第１の絶縁層２５０Ａと、第２の基材２００Ａの開口部２１０Ａの内側面に第２の絶縁層２５０Ｂとを形成した構造体１０Ａについて説明する。ここで、第１実施形態と同様である部分は、その詳しい説明を省略する。

［構造体１０Ａの構成］
図１０は、本開示の第２実施形態に係る構造体の断面図である。図１０に示すように、構造体１０Ａは、導電性を有する第１の基材１００Ａと、導電性を有する第２の基材２００Ａと、導電体３００Ａとを有する。第１の基材１００Ａと第２の基材２００Ａとに挟まれて中間層１５０Ａが配置される。第２の基材２００Ａは中間層１５０Ａを介して第１の基材１００Ａ上に配置されており、第２の基材２００Ａ及び中間層１５０Ａには第１の基材１００Ａを露出する開口部２１０Ａが設けられている。第２の基材２００Ａは第１の基材１００Ａとは反対側の面に第１の絶縁層２５０Ａを有する。第２の基材２００Ａは、開口部２１０Ａの内側面に第２の絶縁層２５０Ｂが配置される。導電体３００Ａは開口部２１０Ａに配置されており、開口部２１０Ａの内側面において第２の絶縁層２５０Ｂと接している。導電体３００Ａは、開口部２１０Ａの底部において第１の基材１００Ａと接している。

［構造体１０Ａの製造方法］
図１１乃至図１３を用いて、本開示の第２実施形態に係る構造体の製造方法を説明する。ここで、第１実施形態と同様である部分は、その詳しい説明を省略する。

まず図３における本開示の第１実施形態に係る構造体の製造方法と同様に、第１の基材１００Ａと第２の基材２００Ａとを貼り合せる。

図１１は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材上に第１の絶縁層を形成する工程を示す図である。図１１に示すように、第２の基材２００Ａ上（第２の基材２００Ａの第１の基材１００Ａとは反対側）に第１の絶縁層２５０Ａを形成する。絶縁層を形成する方法は、第２の基材２００Ａの材料及び表面状態に応じて適宜選択すればよい。例えば、本実施形態において、第２の基材２００Ａの材料はシリコンであり、第２の基材２００Ａの表面には、熱酸化法によって第１の絶縁層２５０Ａとなる酸化シリコンが形成される。

図１２は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第１の絶縁層上に開口部のパターンを形成する工程を示す図である。図１２に示すように、第１の絶縁層２５０Ａには、フォトリソグラフィ工程により、開口部２１０Ａが形成される領域を露出するようにパターンが形成される。

図１３は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材をエッチングする工程を示す図である。図１２に示す状態で、第１の絶縁層２５０Ａから露出した第２の基材２００Ａに対するエッチングを行い、開口部２１０Ａを形成する。第２の基材２００Ａに対するエッチングの方法は、中間層１５０Ａに対するエッチングレート（エッチングレートＢ）よりも第２の基材２００Ａに対するエッチングレート（エッチングレートＡ）が速い方法であればよい。本実施形態において、第２の基材２００Ａはシリコンであり、中間層１５０Ａである窒化シリコンがエッチングストッパとして機能し得る六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を用いてドライエッチングする。しかしながらこれに限定されず、エッチングの方法は、中間層１５０Ａおよび第２の基材２００Ａの材料によって、エッチングレートの条件を満たす任意の方法を用いることができる。

図１４は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、第２の基材の表面に第２の絶縁層を形成する工程を示す図である。絶縁層を形成する方法は、第２の基材２００Ａの材料及び表面状態に応じて適宜選択すればよい。例えば、本実施形態において、第２の基材２００Ａの材料はシリコンであり、第２の基材２００Ａの表面は、熱酸化法によって第２の絶縁層２５０Ｂとなる酸化シリコンが形成される。このとき、開口部２１０Ａの底部は中間層１５０Ａによって覆われているので酸化しない。また、第２の基材２００Ａの第１の基材１００Ａとは反対側の面はすでに第１の絶縁層２５０Ａによって覆われている。すなわち第２の絶縁層２５０Ｂは、第２の基材２００Ａの開口部２１０Ａの内側面にのみ形成される。

図１５は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、中間層をエッチングする工程を示す図である。図１５に示す状態で、開口部２１０Ａの底部に露出した中間層１５０Ａに対するエッチングを行う。中間層１５０Ａに対するエッチングの方法は、第２の絶縁層２５０Ｂに対するエッチングレート（エッチングレートＤ）よりも中間層１５０Ａに対するエッチングレート（エッチングレートＣ）が速い方法であればよい。本実施形態において、中間層１５０Ａは窒化シリコンであり、第２の絶縁層２５０Ｂである酸化シリコンがエッチングストッパとして機能し得る熱リン酸を用いてウェットエッチングする。しかしながらこれに限定されず、エッチングの方法は、中間層１５０Ａおよび第２の絶縁層２５０Ｂの材料によって、エッチングレートの条件を満たす任意の方法を用いることができる。

図１５に示すように、上記のエッチング条件は、窒化シリコンに対するエッチングレートに比べて酸化シリコンに対するエッチングレートが遅い（又は酸化シリコンをエッチングしない）ため、中間層１５０Ａがエッチングされて第１の基材１００Ａが露出した状態でも、第２の絶縁層２５０Ｂは損なわれない。上記のようにして、第１の基材１００Ａに達する開口部２１０Ａを中間層１５０Ａに形成する。また同時に、第１の基材１００Ａの第２の基材２００Ａとは反対側の面（裏面）に形成された窒化シリコンもエッチングされる。

ここで、開口部２１０Ａの底部の中間層１５０Ａを除去する工程において、従来の構造体の製造方法では、開口部２１０Ａの内側面を覆う第２の絶縁層２５０Ｂが膜減りしやすく、第２の基材２００Ａが露出してしまうことがあった。このため、電解めっき法によって開口部２１０Ａにめっき層３１０Ａを成長させる際に、開口部２１０Ａの内側面が異常析出の起点となってしまい、導電体３００Ａの内部にボイドが発生してしまう問題があった。

本実施形態の構造体の製造方法によれば、開口部２１０Ａの底部の中間層１５０Ａを除去する際に、開口部２１０Ａの内側面の第２の絶縁層２５０Ｂの膜減りを抑制することができるため、第２の基材２００Ａの内側面が欠損なく第２の絶縁層２５０Ｂで覆われている。これによって、電解めっき法によって開口部２１０Ａにめっき層３１０Ａを成長させる際に、めっき層３１０Ａが第２の基材２００Ａの開口部２１０Ａの内側面から成長することを抑制することができる。したがって、めっき層３１０Ａの成長方向の制御性をさらに向上させることができ、開口部２１０Ａにおいてボイドの発生を抑制した導電体３００Ａが配置された構造体を得ることができる。

図１６は、本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法において、めっき層を形成する工程を示す図である。図１６に示すように、開口部２１０Ａでは、第１の基材１００Ａに通電する電解めっき法によって、開口部２１０Ａによって露出された第１の基材１００Ａの表面からめっき層３１０Ａを成長させる。つまり、開口部２１０Ａは、第１の基材１００Ａから開口部２１０Ａの端部３２０Ａに向けてめっき層３１０Ａを形成させることで、図１０に示す導電体３００Ａを形成させる。

電解めっき法において、第１の基材１００Ａへの通電は第１の基材１００Ａの裏面（第１の基材１００Ａの第２の基材２００Ａとは反対側の面）から電力が供給されることで行われる。ここで、第２の基材２００Ａの表面には第１の絶縁層２５０Ａ及び第２の絶縁層２５０Ｂが形成されているため、第１の基材１００Ａの裏面から供給された電力は開口部２１０Ａの内側面にはほとんど伝達されない。つまり、めっき層３１０Ａは開口部２１０Ａの内側面からはほとんど成長せず、第１の基材１００Ａの表面である、開口部２１０Ａの底部からの成長が支配的となる。これによって、開口部２１０Ａにおいて、めっき層３１０Ａの表面は第１の基材１００Ａの表面とほぼ平行に成長する。

以上のように、第２実施形態に係る構造体１０Ａの製造方法によると、異なる物性値を有する基材同士を簡易な方法で積層させることができる。また、開口部２１０Ａが設けられた第２の基材２００Ａの内側面が欠損なく第２の絶縁層２５０Ｂで覆われていることで、めっき層３１０Ａの成長方向を制御することができる。したがって、めっき層３１０Ａの成長方向の制御性をさらに向上させることができ、開口部２１０Ａにおいてボイドの発生を抑制した導電体３００Ａが配置された構造体を容易に製造することができる。

なお、本開示は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０：構造体、
１００：第１の基材、
１５０：中間層、
２００：第２の基材、
２０２：第１側、
２０４：第２側、
２１０：開口部、
２２０：開口幅、
２５０：絶縁層、
３００：導電体、
３１０：めっき層、
３２０：端部、
４００：レジストパターン、

Claims

導電性を有する第１の基材と、
導電性を有し、開口部が配置された第２の基材と、
前記開口部の内側面に配置された絶縁層と、
前記第１の基材と前記第２の基材とに挟まれて配置された中間層と、
前記開口部に配置され、前記第１の基材に接触する導電体と、
を備えることを特徴とする構造体。
前記第２の基材の導電率は、前記第１の基材の導電率以上であることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
前記第１の基材および前記第２の基材はシリコンであり、
前記絶縁層は酸化シリコンであり、
前記中間層は窒化シリコンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造体。
導電性を有する第１の基材が中間層を介して配置された、導電性を有する第２の基材に、前記中間層が露出した開口部を形成し、
前記開口部の内側面に絶縁層を形成し、
前記開口部に露出された前記中間層を除去することによって、前記第１の基材を露出し、
前記第１の基材から前記開口部に導電体を形成する
ことを含む構造体の製造方法。
前記第１の基材と前記第２の基材とは、前記中間層を用いた常温接合によって貼り合わされていることを特徴とする請求項４に記載の構造体の製造方法。
前記開口部を形成するときには、前記中間層に対するエッチングレートよりも前記第２の基材に対するエッチングレートが速いエッチング方法を用い、
前記中間層を除去するときには、前記絶縁層に対するエッチングレートよりも前記中間層に対するエッチングレートが速いエッチング方法を用いることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の構造体の製造方法。